基于移頻的距離波門拖引干擾方法分析與仿真

盧雪怡，楊愛平，盛驥松

(1.江蘇科技大學，江蘇 鎮江 212003；2.中國船舶重工集團公司第七二三研究所，江蘇 揚州 225101)

0 引 言

欺騙性干擾的原理是采用虛假的目標和信息作用于雷達的目標檢測和跟蹤系統，使雷達不能正確監測真正的目標的參數信息[1]。距離拖引干擾是一種較為經典的欺騙類干擾樣式，它是一種周期性的從質心干擾到假目標干擾的連續變化過程[2]。文章主要針對線性調頻體制雷達，介紹了通過移頻實現距離波門拖引的方法，并對干擾效果進行了仿真分析。

1 距離波門拖引干擾原理分析

距離波門拖引干擾是最常用的一種距離欺騙干擾。干擾機在偵察到雷達信號后，首先轉發與目標回波移動速度相同的干擾信號，且干擾信號的能量大于目標回波，使距離跟蹤電路能夠捕獲干擾信號，此段時間稱為停拖期。然后增大干擾脈沖的移動距離，使其與目標回波逐漸分離。由于干擾信號能量大于目標回波，距離波門將跟隨干擾脈沖移動，此段時間稱為拖引期。當距離波門與目標回波完全分離時，關閉干擾。由于被跟蹤信號突然消失，雷達將進入搜索狀態，這段時間稱為關閉期[1]。

距離波門拖引(勻速拖引)干擾中假目標的距離函數R(t)用下式表示：

(1)

式中：R為施放干擾時刻目標機與載機的距離；V1為目標機與載機的相對速度；V2為假目標與目標機的相對速度。

在距離波門拖引過程中，為了保證距離跟蹤的持續性，起始拖引假目標與目標回波時延Δt要求很小，雷達處理后的跟蹤航跡才會逐漸偏離真實目標，否則雷達無法丟失對真實目標的跟蹤。

2 對線性調頻體制雷達移頻拖引干擾

2.1 移頻干擾

線性調頻(LFM)信號是一種脈沖壓縮信號，它通過非線性相位調制或線性頻率調制來獲得大時寬帶寬積。采用這種信號的雷達可同時獲得遠的作用距離和高的分辨率[3]。為分析計算簡便，LFM信號復數形式表示(幅度歸一化)如下：

(2)

干擾機對截獲的雷達信號進行移頻后轉發，干擾信號進入雷達接收機，在匹配濾波器的輸入端表現為s(t)的頻率發生了ζ的頻移，因此，移頻后干擾信號為：

(3)

經過計算分析，當|ζ| ≥B時，移頻后干擾信號經過匹配濾波器后不會產生假目標；當|ζ|

(4)

假目標相對于目標回波發生的時延如下[4]：

Δt=|ξ|/K=|ξ|T/B

(5)

2.2 移頻拖引干擾

根據LFM信號時延與移頻之間的關系，有源干擾時通過對截獲的雷達發射信號調制一個附加的頻率后轉發給雷達，就可使雷達產生一個假目標，假目標或領先于匹配目標，或滯后于匹配目標，取決于移頻量的正或者負[4]。

根據雷達脈沖到達時間對移頻量|ζ|進行調整，可使假目標不斷偏離目標回波，將形成距離波門拖引干擾。當移頻量為負時為距離波門后拖干擾，當移頻量為正時為距離波門前拖干擾。

對于自衛式干擾，公式(1)中R與V1取值為0，t1為拖引開始時間，仿真分析時，t1取值為0，則勻速拖引時拖引期假目標拖引距離公式如下：

R(t)=V2t

(6)

由雷達方程可知，目標距離R與時延Δt關系如下：

R=cΔt/2

(7)

根據式(1)和式(2)可得：

cΔt/2=V2t

(8)

將時延Δt代入式(3)可得移頻量與時間t關系如下：

(9)

式中：c為光速；T為雷達脈沖寬度；B為調制帶寬；V2為拖引速度。

采用移頻實現距離波門拖引時，拖引起始目標應與目標回波重合，此時移頻量應為0，拖引過程中應在雷達脈沖到達時根據公式(6)改變移頻量。

仿真場景1：雷達信號脈寬τ=100 μs，帶寬B=30 MHz，干信比J/S=0 dB，V2=60 m/s，拖引時間10 s，雷達信號重頻為500 μs。采用移頻實現距離波門后拖時，移頻量與時間關系如圖1所示，移頻拖引干擾效果圖如圖2所示。

圖1 移頻量與時間關系圖

(a)移頻拖引干擾(起始拖引)

(b)移頻拖引干擾(t=2.5 s，后拖)

(c)移頻拖引干擾(t=10 s，后拖)圖2 移頻拖引干擾效果

如圖3所示，根據雷達到達脈沖調整移頻量，經過雷達處理，將形成一勻速運動的假目標。圖2(a)為起始拖引目標仿真圖，拖引假目標與雷達回波重合，能夠保持跟蹤的連續性。干擾機根據圖1改變移頻量，則雷達將會跟隨假目標移動，逐漸脫離目標回波，如圖2(c)所示，經過10 s，雷達將會被拖引到距離載機后方600 m處。

2.3 距離波門前拖干擾

艦載電子對抗系統干擾末制導雷達時，距離波門拖引通常與無源干擾或有源誘餌結合使用。首先采用距離波門拖引對末制導雷達進行拖引，再使用無源或有源誘餌在艦船遠端制造假目標，距離波門拖引將末制導雷達拖引至假目標處后關閉，末制導雷達將會跟蹤并打擊假目標，從而實現保護艦船的目的。

從原理分析，距離波門后拖將雷達向艦船后方的假目標拖引，拖引成功后，導彈對后方假目標進行攻擊時有很大的概率會擊中被保護艦船；因此，對末制導雷達實施拖引干擾時，應采用距離前拖方式。

根據移頻干擾的特性，當移頻量為正時，形成的假目標將超前于目標回波。可利用此特性實現距離波門前拖干擾。

仿真場景2：雷達信號脈寬τ=100 μs，帶寬B=30 MHz，干信比J/S=0 dB，V2=60 m/s，拖引時間10 s，雷達信號重頻為500 μs。采用移頻實現距離波門前拖時，移頻量與時間關系如圖3所示，移頻拖引干擾效果圖如圖4所示。

圖3 移頻量與時間關系圖

圖4 移頻拖引干擾效果圖

如圖3所示，根據雷達到達脈沖調整移頻量，經過雷達處理，將形成一勻速運動的假目標。圖4為拖引干擾效果圖，干擾機根據圖3改變移頻量，拖引假目標將不斷向艦船前方運動，如圖4(c)所示，經過10 s，雷達將會被拖引到距離載機前方600 m處。此時通過無源或有源誘餌在艦船前方制造假目標，導引頭將跟蹤并指引導彈打擊假目標。由于假目標在艦船前方，大大降低了被導彈擊中的概率，能夠起到較好的干擾效果。

3 結束語

距離波門拖引干擾是最常用的一種距離欺騙干擾，艦載電子對抗系統干擾末制導雷達時，采用距離波門前拖可起到較好的干擾效果。傳統的距離波門拖引實現的方法是利用數字儲頻對截獲的雷達信號進行時域延時，通過此方法難以實現距離波門前拖。

本文針對線性調頻體制雷達，以移頻干擾為基礎，分析了距離波門后拖和距離波門前拖的實現方法，分別對其干擾效果進行了仿真分析。結果表明，通過移頻的方法可實現距離波門前拖，該方法實現難度小，具有較好的工程實用性。